A General Motors está desenvolvendo o 2017 Chevrolet Bolt totalmente elétrico, projetado para ter um alcance de aproximadamente 200. General Motors

O transporte eletrificado é uma das formas mais promissoras de reduzir significativamente as emissões de gases de efeito estufa dos veículos, mas a chamada ansiedade de alcance - preocupação em ficar preso com uma bateria de carro sem carga - continua sendo uma barreira à adoção de veículos elétricos. A ansiedade da autonomia justifica-se devido aos carros atuais e à infraestrutura de carregamento?

É uma questão que meu grupo de pesquisa e eu abordamos em um artigo publicado em natureza Energia, observando atentamente este problema com um novo modelo.

Especificamente, perguntamos: ao olhar para baixo na área geográfica dos EUA a partir de uma vista aérea, quantos veículos pessoais na estrada diariamente poderiam ser substituídos por um veículo elétrico de bateria de baixo custo, mesmo que o carregamento diurno não estivesse disponível? Nossa análise é, até onde sabemos, o estudo mais abrangente e detalhado até o momento sobre como a tecnologia de veículos elétricos atuais e futuros melhora o comportamento de consumo de energia das pessoas.

Descobrimos que quase 90 por cento dos veículos na estrada poderiam ser substituídos por um veículo elétrico de baixo custo disponível no mercado hoje. Além do mais, esse número é notavelmente semelhante em cidades muito diferentes, de Nova York a Houston e Los Angeles. Ou seja, há um alto potencial de eletrificação de carros em cidades densas e mais amplas nos Estados Unidos.

Para concretizar esse potencial, no entanto, as necessidades dos potenciais condutores de veículos elétricos têm que ser atendidas em todos os dias, mesmo aquelas de alta energia, como os dias que exigem viagens de longa distância.

Duas inovações importantes podem permitir isso. A primeira é prever os dias em que os pilotos provavelmente excederão o alcance do carro, que nosso modelo foi projetado para fazer. E o segundo é a inovação institucional ou de modelo de negócios para fornecer veículos alternativos de longo alcance nesses dias de alta energia. Por exemplo, carros convencionais e, eventualmente, alternativas de baixo carbono e longo alcance, podem aparecer na porta de um usuário com o clique de um botão. Essa necessidade pode durar algum tempo, mesmo quando a tecnologia da bateria melhora e a infraestrutura de carregamento se expande.

Faixa de veículos não é um único número

O alcance de um veículo elétrico é normalmente considerado em termos de um número fixo, mas o número de milhas cobertas por uma única carga muda com fatores que incluem velocidade e estilo de direção e temperatura externa. Para entender o alcance de um carro Precisamos olhar além do próprio carro para como as pessoas estão se comportando.

Nos últimos quatro anos, em meu grupo de pesquisa, construímos um modelo (chamado 'TripEnergy') do comportamento de condução segundo a segundo das pessoas nos Estados Unidos, como elas provavelmente usarão sistemas de aquecimento e resfriamento em suas instalações. carros, e como vários veículos elétricos e convencionais consumiriam energia se dirigidos desta maneira.

Essa abordagem nos dá uma visão probabilística da faixa de veículos elétricos. Por exemplo, para o Nissan Leaf, descobrimos que as milhas 74 são a faixa mediana - com base nos padrões de direção, metade dos carros na estrada nos EUA seria capaz de viajar até aqui e metade não. (Um Ford Focus elétrico funciona de maneira semelhante.) Há uma distribuição nesse intervalo, que demonstra quão amplamente o desempenho real pode variar. Estimamos, por exemplo, que cinco por cento das viagens de milhas-58 não poderiam ser cobertas com uma única cobrança, e cinco por cento das viagens de milhas-90 poderiam ser cobertas.

Avaliação da tecnologia do veículo elétrico contra o comportamento de condução

Com o modelo TripEnergy em mãos, perguntamos quantos carros na estrada poderiam ser substituídos por um veículo elétrico de baixo custo disponível hoje. Consideramos um caso em que os motoristas só podem cobrar uma vez por dia, por exemplo, em casa durante a noite. Isso nos permitiu estudar uma situação em que apenas mudanças limitadas são necessárias para a infraestrutura de recarga pública existente e os carros podem usar usinas de energia que, de outra forma, permaneceriam inativas durante a noite.

Descobrimos que, dada a forma como as pessoas estão dirigindo em todos os EUA, 87 por cento dos carros em um dia médio poderia ser substituído por uma geração atual, veículo elétrico de baixo custo, com apenas uma cobrança diária. Isto é baseado no comportamento de condução de milhões de pessoas em todos os EUA em diversas cidades e classes socioeconômicas.

Mudar de veículos convencionais para elétricos para esses carros reduziria as emissões em um percentual estimado em 30, mesmo com o atual mix de fornecimento baseado em combustível fóssil. No total, as viagens realizadas por esses carros representam cerca de 60 por cento do consumo de gasolina nos EUA.

Este grande potencial diário de adoção é notavelmente semelhante nas cidades densas e mais extensas dos EUA, variando de 84 por cento para 93 por cento.

Embora seja verdade que as pessoas se comportar de maneira diferente entre as cidades - Em como eles usam o transporte público, se eles possuem um carro, e como muitas vezes eles dirigem os carros eles próprios - quando eles dirigem, descobrimos que um número similar de carros em diferentes cidades está dentro do intervalo fornecido por um veículo elétrico de baixo custo.

Retorna na melhoria da tecnologia

E se as baterias melhorarem e permitir uma autonomia mais longa pelo mesmo custo que as baterias de lítio de geração atual?

A agência federal de pesquisa ARPA-E estabeleceu uma meta para as baterias armazenarem aproximadamente duas vezes mais energia em peso do que as baterias de hoje em veículos elétricos. Se essa meta técnica for atingida, estimamos que a estimativa potencial de adoção diária de 87 aumentaria para 98 por cento, e o potencial de substituição de gasolina aumentaria de 61 por cento para 88 por cento. Espera-se que o 2017 Chevy Bolt e o 2018 Tesla Model 3 alcancem aumentos aproximadamente semelhantes nos potenciais a um custo aumentado em comparação com o atual Nissan Leaf, embora esses custos ainda estejam próximos do custo médio dos carros novos. O Tesla Model S viaja ainda mais, mas custa significativamente mais.

Mesmo com melhorias substanciais de bateria, no entanto, outros tipos de tecnologias de powertrain serão necessários para cobrir os dias com o maior consumo de energia. Essa necessidade pode persistir por algum tempo, mesmo com a infraestrutura de cobrança expandida, devido a um pequeno número de dias de energia muito alta.

O resultado das restrições de alcance

Para que as pessoas superem a ansiedade e sintam-se à vontade para comprar um veículo elétrico, elas precisam saber que suas necessidades serão atendidas todos os dias, incluindo dias de alta energia. Prever quando isso ocorrerá - e com antecedência ao comprar um veículo em quantos dias isso ocorrerá - é algo para o qual nosso modelo é adequado.

Nosso modelo pode, com informações limitadas sobre a distância, o tempo e a localização, prever a probabilidade de exceder o alcance do carro e apontar para dias em que os motoristas precisam procurar outros carros de longo alcance, por exemplo, em residências ou até mesmo dentro das comunidades. e através de programas comerciais de compartilhamento de carros. Os resultados também lançaram luz sobre a quantidade de carros de longo alcance que seriam necessários no nível da população, uma lacuna a ser preenchida pela inovação do setor privado e pela política nacional e local.

Financiamento razoável para ajudar a distribuir os custos iniciais ao longo da vida do carro e aumentar as oportunidades de cobrança, mesmo que apenas uma vez por dia, também incentivaria a adoção do EV.

Ao todo, nossa análise mostra que os veículos elétricos atuais podem atender a maioria das necessidades diárias de condução nos EUA. Melhor acesso a transporte compartilhado de longo alcance, juntamente com baterias e carros avançados e eletricidade descarbonizada, fornecem um caminho para alcançar um veículo pessoal amplamente descarbonizado. frota.

Sobre o autor

Jessika E. Trancik, professora assistente de sistemas de engenharia, Massachusetts Institute of Technology

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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